13. Процесс описания представления знаний в системах ии.
1) прямое доказательство или прямая цепочка логического вывода,
например:
если (А), то (В);
если (В), то (С); ... ; и так далее до получения К,
где К – цель (решение);
2) обратная цепочка логического вывода или доказательство от противного, например, требуется подтвердить факт D:
если (D), то (С);
если (С), то (В);
если (В), то(А).
Принципиальным отличием двух вариантов цепочек логического вывода является форма приложения правил и использования фактов предметной области.
В прямой цепочке логических рассуждений предполагается существование факта A, если существует факт B; существование B, если существует C; C – если D и т.д.
В обратной цепочке логических рассуждений процесс доказательства по существующим фактам выполняется в обратном направлении. Факт C существует при наличии D, B – при C, A – при B.
При организации прямой и обратной цепочек логического вывода запись правила выполняется в каузальной форме, т.е. в виде «если − то». Использование правила определяется контекстом или стратегией.
14. Составляющие логического вывода .
В процессе обработки знаний были выделены такие единицы информации, как факты и отношения, которые фиксируются в моделях представления знаний: фреймах, семантических сетях, продукциях, исчислении предикатов первого порядка, а так же комбинациях этих моделей. Следующей составной частью представления знаний в ЭВМ являются правила, лежащие в основе реализации механизма организации логического вывода.
Системы представления знаний, основанные на правилах, называются продукционными системами, а используемые в них эвристические правила – правилами продукций. Кроме этого, каждое правило, которое может быть реализовано в экспертной системе на основе всех представленных фактов, имеет свой коэффициент уверенности и характеризуется соответствующей мощностью и приоритетом.
Правила, реализованные в ЭС, могут определять новые типы отношений или новые классы отношений. Такие правила называются правилами-доказательствами. Условие каждого правила определяется шаблоном некоторой ситуации (образцом), при наличии которой правило выполняется (или не выполняется).
15. Поиск решений
Основными компонентами организации логического вывода в экспертных системах являются цепочки вывода и управляющая структура, реализующая стратегию поиска.
Стратегия поиска решений – это:
во-первых, задание метаправил по поиску решений;
во-вторых, использование специфических эвристик;
в-третьих, механизм, позволяющий усовершенствовать метод поиска решений.
Организация логического вывода в экспертной системе, опираясь на управляющую структуру, использует собственный механизм вывода, называемый интерпретатором. Работа интерпретатора осуществляется на основе данных, описывающих ситуацию и знания в виде правил, объединение которых предполагают получение решения.
Правила используются в экспертных системах, основанных на правилах. В ЭС, основанных на сопоставлении с образцом, их роль играют так называемые модули.
Типы архитектур ЭС:
ЭС первого типа основаны на управлении правилами и содержат:
рабочую область – текущее состояние памяти;
источник знаний – данные;
агенду – совокупность конфликтующих правил;
правила – все активные правила;
ЭС второго типа основаны на сопоставлении с образцом и содержат:
модули, играющие роль правил [12];
источник знаний – так называемая «классная доска»;
агенду – список конфликтующих правил;
политические правила – программы разрешения конфликтов;
метаправила (общие правила) – правила работы с правилами.
В системах с архитектурой второго типа состояние рабочей области памяти сравнивается с данными и с образцами для сопоставления, представленными на «классной доске» или имеющимися в базе данных.
Политические правила переупорядочивают агенду, результатом чего является изменение состояния «классной доски». Множество политических модулей обеспечивает разнообразие способов подготовки управляющих решений в ЭС, использующих управление, основанное на сопоставлении с образцом.
Кроме обычных правил, определяющих принятие решений, в ЭС второго типа используются общие правила (метаправила), позволяющие в десятки раз повысить эффективность ЭС. Метаправила – это правила работы с правилами. Выбранный механизм обработки и структура метаправил являются наиболее общими и позволяют охватить при обработке больший объем данных, а последовательное применение частных правил в первой архитектуре может привести к росту базы знаний, и из-за путаницы в частных правилах увеличивается база знаний, что приводит к неадекватным решениям.
Если в архитектуре первого типа сформулированные правила могут быть прочитаны экспертом, даже не являющимся программистом, то во второй архитектуре метаправила могут быть прочитаны и использованы только программистом.
16. Механизм принятия решения на основе логического вывода в экспертных системах называется интерпретатором (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Механизм принятия решения
Данные, описывающие текущую проблемную информацию, и правила, хранящиеся в базе знаний, совмещаются в интерпретаторе. Затем на основе логического вывода и с учетом выбранной стратегии рассуждений осуществляется принятие решения. Организация вывода или принятия решения выполняется в четыре этапа: выборка, сопоставление, разрешение конфликтов и выполнение (рис. 4.2).
Выборка представляет собой процедуру формирования списка активных правил, соответствующих текущим проблемным данным, и осуществляется в два шага:
синтаксическая выборка, выполняемая пользователем, выполняет грубое определение правила по состоянию рабочей области памяти и переход к семантической выборке, то есть к конкретизации правил;
семантическая выборка, выполняемая системой.
Дальнейший процесс не зависит от пользователя.
Рис. 4.2. Механизм вывода
Семантическая выборка определяет соответствие выбранных правил, текущей цели или подцели для заданной предметной области. Результатом выборки является совокупность активных правил из базы знаний.
Отобранные правила переходят на стадию сопоставления, заключающийся в выполнении означивания выбранных правил текущими данными. Результатом сопоставления является список конфликтующих правил, означенных данными и готовых к выполнению (список правил со значениями слотов, наиболее точно характеризующих ситуацию или агенду).
Процедура разрешения конфликтов заключается в означивании правил на основе слотов агенды текущими рабочими данными из проблемной области. Результатом разрешения конфликтов является правило, выполнение которого обеспечивает изменение рабочей области памяти (см. рис. 4.2).
Выполнение – заключительный этап интерпретации, который в зависимости от принятой стратегии, используемого метода или цепочки логического вывода предполагает реализацию правила или модуля (заданной последовательности правил) при сопоставлении с образцом. Результатом этапа является изменение состояния рабочей области памяти или выполнение операций ввода-вывода (см. рис. 4.1).